コンピュータアーキテクチャ 第 5 回
サブルーチン プログラムのある機能ブロックを分割統治する 利点 書式 必要に応じて呼び出す プログラムの 全体の 設計・検証・保守の容易化 同じプログラムブロックを何度も書かなくてすむ 書式 呼び出し側プログラムと同様 サブルーチン名：START 命令の前のラベル 設計・検証・保守の容易化 * プログラムサイズをコンパクト化 *
コール，リターン命令 CALL adr, x ・・・ (CALL subroutine) RET ・・・ (RETurn from subroutine) CALL 命令: プログラムレジスタ PR へ実効アドレス値を格納 実効アドレス ⇒ サブルーチンの先頭番地 サブルーチンの実行が終了したときの戻り番地を確保 RET 命令: PR へ戻り番地を格納 サブルーチンへ制御を移す * 呼び出しプログラムへ制御を戻す *
サブルーチン命令におけるスタック操作 呼び出しプログラムの戻り番地の記憶場所は？ ⇒ スタックへプッシュダウン サブルーチンから別のサブルーチンが呼ばれたときの 戻り番地の記憶場所は？ CALL 命令で呼び出しプログラムの戻り番地を自動格納 RET 命令で呼び出しプログラムの戻り番地を自動取出し SP （スタックポインタ）も自動更新 スタックへプッシュダウン * スタックへさらに積み上げ（プッシュダウン） *
ユークリッドの互除法 ～プログラム 11 のアルゴリズム～ *
メインプログラム GCD （CaslBuilder に対応して ラベル LOOP*, QUIT* を変更）
サブルーチン EUCLID, MOD （ラベル LOOP*, QUIT* を変更）
プログラム 11 の処理の流れ (a) * * *
プログラム 11 の処理の流れ (b) * * * *
プログラム 11 の処理の流れ (c) * * * *
プログラム 11 の処理の流れ (d) * * * *
演習問題 5.1 割り算 ５÷２， １１÷３， １００÷７， １０００÷３３， ２００００÷１００ を実行し，それぞれの商をラベル ＤＩＶ ではじまるメモリ領域に，それぞれの余りをラベル ＭＯＤ ではじまるメモリ領域に格納するプログラム ＤＩＶRPT を記述せよ．ただし，サブルーチン命令を使うこと．さらに，このプログラムをハンドアセンブルせよ． 演習問題 5.2 COMETⅡの３８個の命令を，２ワード命令と１ワード命令，およびメモリ・レジスタ間命令とレジスタ間命令の視点から分類せよ．
アーキテクチャについての視点 2 章：機械語（アセンブリ）プログラマの視点 3 章／ 4 章：コンピュータ設計者の視点 COMETⅡの機械語とアセンブリ言語の仕様 想定されるハードウェアのモデル 汎用レジスタ メモリ プログラムレジスタ スタックポインタ フラグレジスタ 3 章／ 4 章：コンピュータ設計者の視点 機械語プログラマからは見えないハードウェアもあり それぞれの * は何か？ どのような * で動作するのか？ どのように * するのか？ 演算部と制御部に区分 機能 タイミング 実装
コンピュータ設計者が見るハードウェア 算術論理演算ユニット (ALU: arithmetic logic unit) ．．．算術演算，論理演算 シフタ (shifter) ．．．シフト演算 命令レジスタ (IR: instruction register) ．．． * を格納 命令解読装置（デコーダ） ．．．命令レジスタの命令を * 制御信号生成回路 ．．．演算部やメモリに * や動作の * をあたえる メモリアドレスレジスタ (MAR: memory address register) ．．．メモリの * を格納 メモリデータレジスタ (MDR: memory data register) ．．．メモリとのデータのやり取りのための * として機能 データ選択／転送回路 ．．．レジスタ選択回路や * など 機械語命令を表すビット列 解読 機能選択信号 タイミング アクセスアドレス バッファ(buffer) バス(bus)
コンピュータ設計者が見るハードウェア 命令の実行例: ADDA GR1,#1000 *
3 章／ 4 章の目的 3 章: 演算部の基本的な構成と動作原理および 設計の概要について知る． 4 章： 制御部の動作と設計の概要を知る． 演算部 = * ALU, シフタ, レジスタ, データ転送路からなる COMETⅡを想定 各部の実装方法 メモリへのアクセス方法 データの転送方式と制御 4 章： 制御部の動作と設計の概要を知る． 制御部 = * 命令デコーダ，制御信号生成回路からなる データパス（data path, データの通り路） コントローラ（controller）